三廂改兩廂的車身設計

周世一　方傳運　劉勇

摘 要：隨著現代汽車業的發展，大眾對汽車節能，環保，智能的要求越來越強烈。兩廂車相對與三廂車，具有尺寸小，節能的優點，越來越被中國駕駛者接受和喜歡。同時汽車廠家出于成本，設計周期的考慮，越來越多的三廂改兩廂車身設計被廠家所需要。本文總結了汽車三廂改兩廂的車身骨架結構設計經驗，并重點介紹了產品結構的優化設計。

關鍵詞：汽車；三廂改兩廂；車身設計

1 相關概念和提出

三廂車

三廂車有著分工十分明確的三個艙：發動機艙、乘員艙和行李艙，相互獨立。

兩廂車

兩廂車的前部與三廂車沒有區別，不同之處在于這種汽車將乘員艙近似等高度向后延伸，把后行李艙和乘員艙合為一體，使其減少為發動機艙和乘員艙兩“廂”，見圖1。

考慮到駕駛者越來越接受兩廂車，同時兼顧三廂車改兩廂車具有周期短，成本低的設計，研發優點，所以汽車公司迫切需要三廂改兩廂的車身設計，這樣可以豐富汽車制造商產品線，擴大其銷量。

2 設計要點

三廂改兩廂設計應繼承原車的最大優點，同時盡量沿用老件，少開發新件。對車身而言，前艙，發蓋，側門完全沿用，側圍與門配合區域完全不做更改，需要更改的是側圍，頂蓋和底板的后部，這樣可以確保更快更好設計出一款兩廂新車型。

2.1 相關準備

任何車型開發之前，必須明確相關的競爭車型，這樣設計才會有的放矢。另外要準備相關的數據，截面，這樣設計出的數據才能可靠有效。設計要出于性能，成本等綜合考慮，這樣才是好的設計。

2.2 頂蓋的結構設計

兩廂車偏向運動型，頂蓋更具流線型，與原三廂車的頂蓋相比，尺寸（面積）增大。因頂蓋向后延伸，原三廂車最后一頂橫梁的位置需要后移，這樣擴大了最后兩橫梁的間距。因此，如果沿用原頂蓋的結構設計或材料，可能出現頂蓋偏軟，影響整車NVH性能。可以通過以下方法進行改善：

1.在頂蓋內側貼增強膠墊或瀝青板，提高頂蓋的剛度。

2.增加頂橫梁，減小因后頂橫梁后移造成的間距偏大。

下圖是三廂車和兩廂車頂蓋橫梁對比，見圖2：

新增橫梁對側碰也是有好處的，經CAE分析對車身側碰性能提升6%。

2.3 側圍的結構設計

三廂改款成兩廂時，側門沿用三廂車的可不做變化，側圍在C柱以前的造型保持不變。因此，只需要從C柱處改變原三廂車的造型。可以大大節省開發時間。

2.3.1 涉及更改的零件

造型確定后，側圍輪廓也就基本定下來了，接下來要對變化的部分進行結構設計，涉及更改的零部件主要有：

A.側圍外板

B.頂蓋外板

C.流水槽

D.輪罩

其中側圍外板是尺寸最大的一個件，開發費用最高周期也最長，當造型確定后，不要輕易改動。由于后背門的鉸鏈要布置在后頂橫梁上，因此要加強后頂橫梁及其接頭的剛度。

2.3.2 設計原則（基準）

A.典型截面：前期布置可行性分析，工藝校核，整車強度剛度分析，是整車開發不可缺少的第一步。

B.Opening-line：滿足后背門的密封和鉸鏈軸線布置要求。同時需要考慮在門開啟過程中與氣彈簧有無干涉，流水槽處鈑金設計依據此線。

C.我們在設計在內板和加強板都需要參考側圍設計需要滿足以下幾點要求：

a.強度和剛度要求，保證碰撞安全；

b.側圍接頭滿足設定的扭轉和彎曲剛度；

c.外觀要求，同時滿足造型和工藝要求；

d.承載作用，布置相關支架、加強板，滿足附件、電器件的固定安裝要求。

2.4 底板的結構設計

2.4.1 總體原則

處于經濟性考慮，底板總成的前底板總成是不更改的，同時考慮到座椅不更改，相關底板安裝點都無需更改。因車身的長度的減短，主要要考慮后碰的可靠以及剛度。

2.4.2 后碰

由于下部車身結構設計跟造型相關的因素比較少，因此所有新設計的零部件都是基于三廂車零部件考慮的。

兩廂車車身相對三廂車車身短了60mm左右，減少的長度平均分布在后縱梁和后保橫梁吸能盒上。車身整體縮短60mm對后碰有較大影響。因此下部車身被動安全方面需要做的工作主要就是保證更改后的后碰效果。其他零部件的設計結合兩廂車的造型和三廂車的零部件變化而來。

下圖是兩種車型結構比較，見圖3：

相關設計工作主要更改了以下幾點：

A.法規要求，低速碰撞后，后保可拆卸，車身無需修理，減小后圍總成（與后保相關處）封閉截面面積，后圍外板與后保的間隙由10mm變為25mm，減小碰撞損壞后圍外板的可能性。

B.考慮到車身長度減短，為了加強后碰效果，后圍總成（與后保無關處）封閉截面面積應該適當增大。

C.適當增加加強板和改變沿用件結構，保證后碰中充分吸能，達到良好的后碰效果。

2.4.3 剛度

兩廂車型沒有衣帽架總成，對整車的剛度和模態有一定的影響，所以要通過加強每個新件本身的強度和剛度來彌補這個缺陷，在CAE的分析協助下，必要時候還需要增加了全新件來增加側向剛度。

3 結論

在整個三廂改兩廂車設計中，沿用原三廂車鈑金車身件299件，新開發鈑金件90件，沿用率約為75%，整個車身的可靠性大大提高，相關試驗的費用大概減少了50%。三廂改兩廂車設計是一個非常繁雜的過程，但成功的設計可使我們積累大量的實踐經驗，掌握許多先進技術和設計方法。三廂改兩廂車與全新車型設計相比可為公司節約大量資金，極大降低了開發成本，使產品投入市場后更具競爭力。

參考文獻：

[1]郭竹亭主編. 汽車車身設計（上）長春：吉林科學技術出版社.

[2]王萱，李宏光，趙航等. 現代汽車安全. 北京：人民交通出版社.